基于拋錨理論的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與思考

韋艷蓉

摘要：以配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液為例，介紹拋錨理論在化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐過程，并對實(shí)踐過程進(jìn)行了反思。

關(guān)鍵詞：拋錨式教學(xué)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);溶液配制

文章編號：1008-0546（2019）05-0069-03

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.39690/j.issn.1008-0546.2019.05.021

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)對于化學(xué)學(xué)科的重要性眾所周知，但在實(shí)際教學(xué)中存在一些偏差，如用口述實(shí)驗(yàn)、視頻實(shí)驗(yàn)、做實(shí)驗(yàn)題代替做實(shí)驗(yàn)，用演示實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生實(shí)驗(yàn)等。上海教育出版社九年級化學(xué)教材從2013版首次規(guī)定了8個(gè)學(xué)生必做的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，旨在“在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。”8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分別是：氧氣的制取與性質(zhì)，二氧化碳的制取與性質(zhì)，物質(zhì)燃燒的條件，常見金屬的性質(zhì)，配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液，酸堿的化學(xué)性質(zhì)，溶液酸堿性的檢驗(yàn)，粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用拋錨式教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室中為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)性的學(xué)習(xí)情景，對學(xué)生的有效學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)和自主、合作、探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成等方面取得了較好的教學(xué)效果。本文以化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)5為例闡述拋錨式教學(xué)實(shí)踐。

拋錨式教學(xué)是由美國范德堡大學(xué)的約翰·布蘭斯福德教授所領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)知和技術(shù)項(xiàng)目組（Cognition&Technology Group at Vanderbilt，CTGV）于20世紀(jì)80年代末90年代初開發(fā)的一種學(xué)習(xí)和教學(xué)策略。拋錨式教學(xué)也稱“實(shí)例式教學(xué)”或“基于問題的教學(xué)”，被視為社會建構(gòu)主義范式的一個(gè)構(gòu)成部分。本質(zhì)上，它是以目標(biāo)為基礎(chǔ)的情境教學(xué)模式和基于問題的學(xué)習(xí)模式的綜合。這種教學(xué)要求學(xué)生到實(shí)際的環(huán)境中去感受和體驗(yàn)問題，而不是聽這種經(jīng)驗(yàn)的間接介紹和講解。在實(shí)際情境中一旦確立一個(gè)問題，整個(gè)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程就被確定了（就像輪船被錨固定一樣）。拋錨式教學(xué)的主要目的是使學(xué)生在一個(gè)完整、真實(shí)的問題背景中，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要，并通過鑲嵌式教學(xué)以及學(xué)習(xí)共同體中成員間的互動、交流，即合作學(xué)習(xí)，憑借自己的主動學(xué)習(xí)、生成學(xué)習(xí)，親身體驗(yàn)從識別目標(biāo)到提出和達(dá)到目標(biāo)的全過程。拋錨式教學(xué)解決學(xué)生面臨的現(xiàn)實(shí)問題，學(xué)習(xí)過程就是解決問題的過程，可以直接反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這種教學(xué)效果的評價(jià)往往不需要進(jìn)行獨(dú)立于教學(xué)過程的專門測驗(yàn)，只需要在學(xué)習(xí)過程中隨時(shí)觀察并記錄學(xué)生的表現(xiàn)即可?？傊?，拋錨式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的一個(gè)十分重要的途徑。

一、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教前分析

拋錨式教學(xué)的主要目的是使學(xué)生在一個(gè)完整、真實(shí)的問題背景中，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要，因此，一方面，教師必須解讀學(xué)生原有基礎(chǔ)和課標(biāo)要求，梳理出本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)的主次關(guān)系。另一方面，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要從學(xué)習(xí)內(nèi)容中篩選出一些最基本的概念、原理、方法和過程作為重點(diǎn)學(xué)習(xí)的對象，為學(xué)生的有意義建構(gòu)搭建腳手架。從而設(shè)計(jì)出符合學(xué)生實(shí)際，切合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的“錨”，使教學(xué)活動圍繞“錨”來設(shè)計(jì)和展開。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)5是初中化學(xué)8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中唯一的定量實(shí)驗(yàn)，是以氯化鈉固體配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵海?）學(xué)習(xí)一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的配制方法和過程，加深理解溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念。（2）通過實(shí)驗(yàn)，掌握一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液配制過程的基本操作，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，提高實(shí)踐能力。（3）教會學(xué)生在活動過程中對獲取的信息，能夠進(jìn)行加工處理，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析問題的能力和語言交流表達(dá)能力。

涉及到的基本實(shí)驗(yàn)操作比較簡單，主要有：藥品的稱量、藥品的取用、溶解等。學(xué)生通過對質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念的學(xué)習(xí)，比較容易總結(jié)出利用固體藥品配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的一般步驟。但是對于質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念的深入理解，以及如何利用濃溶液配制稀溶液是難點(diǎn)?？梢詫⒁陨蟽蓚€(gè)問題統(tǒng)一在一個(gè)熟悉的情境中，降低學(xué)生的思維跨度，從生產(chǎn)生活中的實(shí)例引入，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)與社會的密切聯(lián)系的思考，構(gòu)建、強(qiáng)化、完善質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念。

基于拋錨式教學(xué)，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)為五環(huán)節(jié)，教學(xué)流程見圖1。

二、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

1.情境創(chuàng)設(shè)

[教師]一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。（1）醫(yī)療上配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O.9%的NaCI溶液作為生理鹽水，不準(zhǔn)確會使細(xì)胞失去活性。（2）施用農(nóng)藥必須按照規(guī)定的濃度，否則會降低藥效或損害莊稼。（3）農(nóng)業(yè)上常用10%-20%的氯化鈉溶液選種，配制不準(zhǔn)導(dǎo)致選種失敗。農(nóng)業(yè)選種背景知識：按物種需要配制NaCI溶液，其密度比水大，將種子放入NaCl溶液中，漂浮的不飽滿，沉下的飽滿，也就是好的種子，而且NaCl廉價(jià)易得，所以農(nóng)業(yè)上選用NaCl溶液來選種。

[設(shè)問]今天老師帶來一些稻谷（展示實(shí)物），同學(xué)們能配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液把其中的好種子選出來嗎？

設(shè)計(jì)意圖：情景創(chuàng)設(shè)緊貼學(xué)生生活，緊扣學(xué)習(xí)主題。通過實(shí)物稻谷的展示瞬間有效地抓住學(xué)生的心，激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望。

2.問題確定（拋錨）

[教師]我們今天就來配制50g 16%的食鹽水（本地農(nóng)民通常用這種濃度）。怎樣配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶質(zhì)的溶液？總結(jié)并寫出配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的步驟，每一步需要的實(shí)驗(yàn)儀器。

[提示思考]（1）用什么藥品配？需要多少量？（2）用到哪些儀器？怎樣混合？（3）最后保存在哪里？

設(shè)計(jì)意圖：如何配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液三個(gè)“錨”以真實(shí)問題的形式在一定的情景中出現(xiàn)。每一個(gè)“錨”都具有一定的綜合性和復(fù)雜性，學(xué)生看似可以輕松嘗試解答或操作，但深入后又發(fā)現(xiàn)存在一些困難。這正是處于學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的一種表現(xiàn)。在這種一知半解的情形下，學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)動機(jī)被最大程度地激發(fā)。三個(gè)“錨”之間的關(guān)系是循序漸進(jìn)，逐漸深入。它們構(gòu)建了一個(gè)關(guān)于溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念框架。學(xué)生的學(xué)習(xí)活動循著這個(gè)腳手架逐漸攀升，最終達(dá)成對溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)知識的深入理解和意義建構(gòu)。

3.自主學(xué)習(xí)

[學(xué)生]按教師提供的解決問題的有關(guān)線索，自主確定為完成學(xué)習(xí)任務(wù)所需要的知識點(diǎn)清單，獲取有關(guān)資料和信息，并且利用、評價(jià)有關(guān)信息與資料。填寫學(xué)案上相關(guān)內(nèi)容。

[教師提示]在生活中液體的量更多的是用體積表示，我們計(jì)算出的是溶液的質(zhì)量，那該怎么辦呢？（用密度公式進(jìn)行換算），指出用液體配制時(shí)一般不用天平稱量，而用量筒量取。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生能自己學(xué)會的部分，教師不再講，有效培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。只在合適的時(shí)候鑲嵌必要的點(diǎn)拔。

4.協(xié)作學(xué)習(xí)

[學(xué)生]小組交流。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)配制溶液的步驟為：（1）計(jì)算：m（NaC1）=50gx16%=8.0g;m（H2O）=50g-8.0g=42.0g;V（H2O）=42.0g/1g·mL^-1=42.0mL;（2）稱量：用托盤天平稱量8.0 g NaCl固體，用量筒量取42.0mL H2O;（3）溶解：將氯化鈉和水先后倒入燒杯中并用玻璃棒攪拌至完全溶解;（4）轉(zhuǎn)移：將氯化鈉溶液轉(zhuǎn)移到試劑瓶中。

用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：托盤天平、藥匙、量筒、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒。

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]提供實(shí)驗(yàn)儀器和藥品進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)：燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、藥匙、膠頭滴管、水、食鹽，動手配制50g16%的氯化鈉溶液。

[學(xué)生]問題討論：（1）在溶液配制過程中，使用玻璃棒的作用是什么？（2）若要增大氯化鈉的溶解速率，可以采取哪些措施？（3）使用濃硫酸配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸溶液，與配制氯化鈉溶液進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)步驟上應(yīng)有哪些改變？

解析：（1）玻璃棒的作用是攪拌加速溶解;（2）可采用攪拌、將氯化鈉研碎、升溫等方法加速溶解;（3）用濃酸配制稀酸，是用液體配制液體，將稱量步驟改為量取。

設(shè)計(jì)意圖：協(xié)作學(xué)習(xí)階段盡可能讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告等實(shí)驗(yàn)過程。教師給學(xué)生提供解決問題所要使用的材料，由學(xué)生設(shè)計(jì)方案、實(shí)施探究并收集數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。師生間和合作小組同伴間通過不同觀點(diǎn)的爭鳴、補(bǔ)充和修正，從多個(gè)角度解決教師拋下的“錨”。

為加深對溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念的理解掌握，促使學(xué)生智慧技能的遷移應(yīng)用，設(shè)置了用濃酸配制稀酸變式情景。情景遷移使學(xué)生在學(xué)習(xí)基本原理之后不斷面對新任務(wù)、解決新問題，學(xué)生不僅要運(yùn)用正在學(xué)習(xí)的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的知識，還要調(diào)用頭腦中相關(guān)的其他知識。這種遷移應(yīng)用促使學(xué)生在腦海中建構(gòu)起關(guān)于溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的結(jié)構(gòu)化的、順暢的知識網(wǎng)絡(luò)。

5.效果評價(jià)

[教師]投影回放展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作（學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師在指導(dǎo)的同時(shí)通過照片或視頻的形式記錄下典型的錯(cuò)誤操作），實(shí)驗(yàn)操作中有哪些不規(guī)范？對所配氯化鈉溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有什么影響？

[學(xué)生]展開自評和互評發(fā)現(xiàn)主要錯(cuò)誤有：將氯化鈉放在右盤稱量，量水時(shí)仰視讀數(shù)，量水時(shí)俯視讀數(shù)，氯化鈉固體部分灑落在燒杯外面等。

其中使溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大的操作有：量水時(shí)俯視讀數(shù)，使溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小的操作有：將氯化鈉放在右盤稱量、量水時(shí)仰視讀數(shù)。

[教師]每一步實(shí)驗(yàn)步驟中都存在使用實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，大家將配制的溶液匯集到一個(gè)大燒杯中，將帶來的谷粒撒入，顆粒飽滿的好種子沉在下面，同學(xué)們露出欣喜的神情，仿佛看到了沉甸甸的麥穗，成就感滿滿。

[設(shè)計(jì)意圖]“錨”的提出和解決過程是對學(xué)習(xí)效果的最好評價(jià)和激勵。在課堂教學(xué)過程中，教師一方面在實(shí)驗(yàn)過程中密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反應(yīng)，對學(xué)生的提出的問題作出回答，對合作探究過程中小組的參與率、秩序和成效隨時(shí)給予積極肯定的評價(jià)。另一方面在實(shí)驗(yàn)完成后，還都需要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、裝置、過程、現(xiàn)象與結(jié)果等進(jìn)行認(rèn)真的理性思考。實(shí)驗(yàn)后身邊同學(xué)或自己的操作，通過多媒體課件的演示，把原本機(jī)械枯燥的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容表現(xiàn)得非常生動形象，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生興趣濃且記得牢，改進(jìn)效果遠(yuǎn)勝于教師空口蒼白的說教。針對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的嘗試對錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)操作造成的后果進(jìn)行相應(yīng)的誤差分析恰好可以作為生成的資源充分加以利用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行解釋和探究，讓學(xué)生體會定量實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑和探究精神。

三、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教后思考

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的一種重要研究和學(xué)習(xí)方法，拋錨式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)，讓學(xué)生理解為什么實(shí)驗(yàn);通過適切的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生知道做什么實(shí)驗(yàn);通過教師的示范、師生協(xié)同幫助，讓學(xué)生掌握如何做實(shí)驗(yàn)，教學(xué)中將實(shí)驗(yàn)功能發(fā)揮到最大化。

教師在運(yùn)用拋錨式教學(xué)時(shí)應(yīng)精心設(shè)計(jì)“錨”，使之成為學(xué)習(xí)的切人點(diǎn)和腳手架，并圍繞“錨”設(shè)置情景，使學(xué)生在真實(shí)的情境下產(chǎn)生問題并激發(fā)出對問題的探究欲望，展開自主的、合作的探究學(xué)習(xí)。拋錨式教學(xué)突顯了學(xué)生的主體性，有利于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促使學(xué)生順利地建構(gòu)知識體系并進(jìn)一步在復(fù)雜的變式情景中運(yùn)用知識，達(dá)到問題解決的目的，有效達(dá)成化學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。